一種高頻電流檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高頻電流檢測電路，涉及電流檢測領(lǐng)域；該電路包括一個(gè)主要由變壓器實(shí)現(xiàn)的電流縮小電路、一個(gè)主要由二極管實(shí)現(xiàn)的橋式整流電路和一個(gè)主要由集成運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的放大電路；通過對所檢測的大電流進(jìn)行縮小，再轉(zhuǎn)換成經(jīng)過放大和濾波的電壓，最后通過檢測此電壓，用此電壓來表征所需檢測的大電流；該高頻電流檢測電路解決了傳統(tǒng)電路檢測大電流時(shí)檢測電流范圍受限和檢測精度不高的問題。
【專利說明】—種高頻電流檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電流檢測電路，尤其涉及一種大電流檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中比較常用的電流檢測電路是將檢流電阻串聯(lián)在被檢測電流所在的回路中，通過檢測檢流電阻兩端的電壓來確定被檢測電流。如圖1所示，為檢測流經(jīng)負(fù)載的被檢電流I，檢流電阻R串聯(lián)在負(fù)載所在的回路中，被檢測電流I同樣流經(jīng)檢流電阻R，通過測量檢測電阻R兩端的電壓U，由于檢測電阻R的阻值已知，根據(jù)歐姆定律即可得出被檢測電流I的大小，I = U/R。
[0003]在保證電源供電的情況下，現(xiàn)有技術(shù)檢測電流的范圍仍然受到限制，并且檢測大電流時(shí)精度也不高；同時(shí)，檢流電阻R有額定功率的限制，超過一定功率，檢流電阻R就不能正常工作，因此電阻的額定功率的限制也使得使用檢流電阻在測量大電流的應(yīng)用中受到限制。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中檢流電阻測量大電流時(shí)檢流電阻阻值受離散參數(shù)的影響而造成所測出的大電流精確度差的問題，而提出一種高頻電流檢測電路；該聞?lì)l電流檢測電路解決了傳統(tǒng)電路檢測大電流時(shí)檢測電流范圍受:限和檢測精度不聞的問題。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]本實(shí)用新型的高頻電流檢測電路，包括一個(gè)主要由變壓器實(shí)現(xiàn)的電流縮小電路、一個(gè)主要由二極管實(shí)現(xiàn)的橋式整流電路和一個(gè)主要由集成運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的放大電路。
[0007]具體地，橋式整流電路:第三電阻的一端連接電源VCC，另一端接入四條支路--第一條支路為第一二級管和第三二級管組成的串聯(lián)電路，其中第一二級管的負(fù)極連接所述第三電阻，正極連接第三二級管的負(fù)極，第三二級管的正極接地；第二條支路為第二二級管和第四二級管組成的串聯(lián)電路，其中第二二級管的負(fù)極連接所述第三電阻，正極連接第四二級管的負(fù)極，第四二級管的正極接地；第三條支路為一接地的第六電阻；第四條支路為一個(gè)第二電阻，該第二電阻的的另一端與一集成運(yùn)算放大器的同相輸入端相連。
[0008]電流縮小電路:負(fù)載電阻兩端與一變壓器的原邊線圈相連形成回路，該變壓器的副邊線圈一端與所述第一二極管的正極相連，另一端與所述第二二極管的正極相連。
[0009]放大電路:所述集成運(yùn)算放大器的反相輸入端與第五電阻的一端連接，該第五電阻的此端還與所述集成運(yùn)算放大器的輸出端之間接有一個(gè)由第四電阻與第五電容組成的并聯(lián)電路；該第五電阻的另一端接地。
[0010]第一電阻的一端與所述集成運(yùn)算放大器的輸出端相連，另一端接入到MCU的AD轉(zhuǎn)換口。
[0011]較優(yōu)地，上述的高頻電流檢測電路，其第一電阻接入MCU的AD轉(zhuǎn)換口的一端還連有一接地的第一電容。
[0012]較優(yōu)地，上述的高頻電流檢測電路，其第二電阻接入所述集成運(yùn)算放大器的同相輸入端的一端還連有一接地的第四電容。
[0013]較優(yōu)地，上述的高頻電流檢測電路，其集成運(yùn)算放大器采用對稱雙電源供電方式，其正電源端接+ 15V的穩(wěn)壓電源，負(fù)電源端接一 15V的穩(wěn)壓電源。
[0014]較優(yōu)地，上述的高頻電流檢測電路，其集成運(yùn)算放大器正電源端所接的+ 15V的穩(wěn)壓電源還與一接地的第二電容相連，負(fù)電源端所接的一 15V的穩(wěn)壓電源還與一接地的第三電容相連。
[0015]較優(yōu)地，上述的高頻電流檢測電路，還包括一個(gè)雙二極管鉗位電路，該雙二極管鉗位電路由第五二極管和第六二極管組成；其中第五二極管的正極接地，負(fù)極接第六二極管的正極；第六二極管的正極還和所述第一電阻接入MCU的AD轉(zhuǎn)換口的一端連接；第六二極管的負(fù)極與所述電源VCC連接。
[0016]較優(yōu)地，上述的高頻電流檢測電路，所述變壓器為高頻變壓器。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果:
[0018]1、本實(shí)用新型的高頻電流檢測電路，濾波電容包括第一電容、第三電容和第四電容，起到緩啟動(dòng)的作用，并濾除高頻沖擊電流或干擾信號，消除這些信號對測量精度的影響，提高測量精度。
[0019]2、本實(shí)用新型的高頻電流檢測電路，采用高頻變壓器當(dāng)互感器用，被檢測的電流與高頻變壓器的原副邊匝比成反比，匝比越小，可被測的電流就越大，這使得本高頻電流檢測電路在測量大電流的應(yīng)用中不受到限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中使用檢流電阻檢測電流的電路圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型的高頻電流檢測電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了更好的說明本實(shí)用新型，現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例與附圖作進(jìn)一步說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型的高頻電流檢測電路。
[0023]如圖2所示為本實(shí)用新型的高頻電流檢測電路，包括一個(gè)主要由變壓器實(shí)現(xiàn)的電流縮小電路、一個(gè)主要由二極管實(shí)現(xiàn)的橋式整流電路和一個(gè)主要由集成運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的放大電路。
[0024]電流縮小電路:
[0025]實(shí)現(xiàn)電流縮小功能的器件為圖2中的變壓器BT1，其原邊線圈和副邊線圈的匝數(shù)比為N1ZiN2 ;原邊線圈上接有負(fù)載電阻R，不妨設(shè)流經(jīng)負(fù)載電阻R上的需被檢測的電流為I1,則變壓器BTl副邊上的電流I2=(N1ZiN2)W1 ;當(dāng)原副邊的匝數(shù)比N1ZiN2小于I時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)電流縮小功能。
[0026]相較負(fù)載電阻R而言，變壓器BTl尤其當(dāng)BTl是高頻變壓器時(shí)，其副邊線圈的額定功率可以很大，能適用于當(dāng)功率很大時(shí)的檢測場合。[0027]橋式整流電路:
[0028]本實(shí)用新型的高頻電流檢測電路所用的整流電路是，由四個(gè)二極管——第一二極管DS1、第二二極管DS2、第三二極管DS3和第四二極管DS4——構(gòu)成的經(jīng)典的橋式整流電流。具體地，第三電阻R3的一端連接電源VCC，另一端接入四條支路:第一條支路為第一二級管DSl和第三二級管DS3組成的串聯(lián)電路，其中第一二級管DSl的負(fù)極連接所述第三電阻R3，正極連接第三二級管DS3的負(fù)極，第三二級管DS3的正極接地；第二條支路為第二二級管DS2和第四二級管DS4組成的串聯(lián)電路，其中第二二級管DS2的負(fù)極連接所述第三電阻R3，正極連接第四二級管DS4的負(fù)極，第四二級管DS4的正極接地；第三條支路為一接地的第六電阻R6;第四條支路為一個(gè)第二電阻R2，該第二電阻R2的的另一端與集成運(yùn)算放大器IClA的同相輸入端相連。
[0029]將上述電流縮小電路中的變壓器BTl的副邊接入橋式整流電路，該變壓器BTl的副邊線圈一端與橋式整流電路中的第一二極管DSl的正極相連，另一端與第二二極管DS2的正極相連。
[0030]因此，流入橋式整流電路的電流為I2 ;電流I2經(jīng)橋式整流后接取樣的第六電阻R6，通過檢測第六電阻R6的電壓來實(shí)現(xiàn)檢測電流的目的。第二電阻R2是一限流電阻，故U2=U1=Re^I2=Re* (N1ZN2) ^I1 ;其中，如圖2所示，U1, U2分別有第三電阻R3、第二電阻R2左端的對地電壓。
[0031]經(jīng)過采樣的第六電阻R6的電流為小電流信號，相較檢測負(fù)載電阻R的大電流信號而言，采樣的第六電阻R6的電阻功率低，大大提高了檢測精度。
[0032]放大電路:
[0033]上述電壓信號U1經(jīng)過限流的第二電阻R2后連接一接地的濾波的第四電容C4，第二電阻R2和第四電容C4對電壓信號U1構(gòu)成阻容濾波，得到電壓信號U2。電壓信號U2連接到集成運(yùn)算放大器IClA的同相輸入端，由于該集成運(yùn)算放大器IClA的反相輸入端與第五電阻R5的一端連接，該第五電阻R5的此端還與所述集成運(yùn)算放大器IClA的輸出端之間接有一個(gè)由第四電阻R4與第五電容C5組成的并聯(lián)電路，該第五電阻R5的另一端接地，故電壓信號U2經(jīng)運(yùn)算放大電路有源濾波且同相放大一放大倍數(shù)K=(l+R4/R5)—得到電壓信號U3，放大后的電壓信號U3經(jīng)過限流的第一電阻Rl后連接一接地的濾波的第一電容Cl,第一電阻Rl和第一電容Cl對電壓信號U3構(gòu)成阻容濾波,從而得到電壓信號U4,其中U4=U3=KW2= (I+R4/R5) *R6* (N1ZN2) ^I1 ;其中，如圖2所示，U3、U4分別為集成運(yùn)算放大器IClA的輸出端、第一電阻Rl左端的對地電壓。另外，集成運(yùn)算放大器IClA采用對稱雙電源供電方式，其正電源端接十15V的穩(wěn)壓電源，負(fù)電源端接一 15V的穩(wěn)壓電源；集成運(yùn)算放大器IClA的正電源端所接的+ 15V的穩(wěn)壓電源還與一接地的第二電容相連，負(fù)電源端所接的一15V的穩(wěn)壓電源還與一接地的第三電容相連。
[0034]電壓信號U4接一個(gè)雙二極管鉗位電路DAl，此鉗位電路DAl由第五二極管和第六二極管組成；其中第五二極管的正極接地，負(fù)極接第六二極管的正極；第六二極管的正極還和所述第一電阻接入 MCU的AD轉(zhuǎn)換口的一端連接；第六二極管的負(fù)極與所述電源VCC連接。鉗位電路DAl的功能為當(dāng)電壓信號U4超過VCC時(shí)，將U4的電壓鉗位為:VCC+DA1的壓降，當(dāng)電壓信號U4的電壓低于GND時(shí)，將U4的電壓鉗位為:負(fù)的DAl的壓降。此鉗位電路DAl的目的在于保護(hù)下述的MCU的AD轉(zhuǎn)換口。[0035]將電壓信號U4連接到MCU的AD轉(zhuǎn)換口，通過AD轉(zhuǎn)換程序?qū)⒛M量電壓信號U4轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進(jìn)行運(yùn)算，算出需測的電流I1的值:
[0036]I1=N2^RSW4/ (N^R6* (R4+R5))；
[0037]從上式可知，需測的電流I1的大小與高頻變壓器BTl的匝比N1Z^N2成反比，與采樣的第六電阻R6成反比。檢測不同大小的電流時(shí)，改變高頻變壓器的匝比N1Z^N2和采樣的第六電阻R6就可以實(shí)現(xiàn)了。
[0038]由上述可知，電壓信號U4的值表征了需檢測的電流I1，所以本實(shí)用新型提供的高頻電流檢測電路可以檢 測出負(fù)載電阻R上的電流I工。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻電流檢測電路，其特征在于: 包括一個(gè)主要由變壓器實(shí)現(xiàn)的電流縮小電路、一個(gè)主要由二極管實(shí)現(xiàn)的橋式整流電路和一個(gè)主要由集成運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的放大電路； 橋式整流電路:第三電阻的一端連接電源VCC，另一端接入四條支路:第一條支路為第一二級管和第三二級管組成的串聯(lián)電路，其中第一二級管的負(fù)極連接所述第三電阻，正極連接第三二級管的負(fù)極，第三二級管的正極接地；第二條支路為第二二級管和第四二級管組成的串聯(lián)電路，其中第二二級管的負(fù)極連接所述第三電阻，正極連接第四二級管的負(fù)極，第四二級管的正極接地；第三條支路為一接地的第六電阻；第四條支路為一個(gè)第二電阻，該第二電阻的的另一端與一集成運(yùn)算放大器的同相輸入端相連； 電流縮小電路:負(fù)載電阻兩端與一變壓器的原邊線圈相連形成回路，該變壓器的副邊線圈一端與所述第一二極管的正極相連，另一端與所述第二二極管的正極相連； 放大電路:所述集成運(yùn)算放大器的反相輸入端與第五電阻的一端連接，該第五電阻的此端還與所述集成運(yùn)算放大器的輸出端之間接有一個(gè)由第四電阻與第五電容組成的并聯(lián)電路；該第五電阻的另一端接地； 第一電阻的一端與所述集成運(yùn)算放大器的輸出端相連，另一端接入到MCU的AD轉(zhuǎn)換□。
2.如權(quán)利要求1所述的高頻電流檢測電路，其特征在于:所述第一電阻接入MCU的AD轉(zhuǎn)換口的一端還連有一接地的第一電容。
3.如權(quán)利要求1所述的高頻電流檢測電路，其特征在于:所述第二電阻接入所述集成運(yùn)算放大器的同相輸入端的一端還連有一接地的第四電容。
4.如權(quán)利要求1所述的高頻電流檢測電路，其特征在于:所述集成運(yùn)算放大器采用對稱雙電源供電方式，其正電源端接十15V的穩(wěn)壓電源，負(fù)電源端接一 15V的穩(wěn)壓電源。
5.如權(quán)利要求1或4所述的高頻電流檢測電路，其特征在于:所述集成運(yùn)算放大器正電源端所接的十15V的穩(wěn)壓電源還與一接地的第二電容相連，負(fù)電源端所接的一 15V的穩(wěn)壓電源還與一接地的第三電容相連。
6.如權(quán)利要求1所述的高頻電流檢測電路，其特征在于:還包括一個(gè)雙二極管鉗位電路，該雙二極管鉗位電路由第五二極管和第六二極管組成；其中第五二極管的正極接地，負(fù)極接第六二極管的正極；第六二極管的正極還和所述第一電阻接入MCU的AD轉(zhuǎn)換口的一端連接；第六二極管的負(fù)極與所述電源VCC連接。
7.如權(quán)利要求1所述的高頻電流檢測電路，其特征在于:所述變壓器為高頻變壓器。
【文檔編號】G01R19/25GK203759112SQ201420150350
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】姜海峰, 羅建斌 申請人:深圳市嘉力電氣技術(shù)有限公司